1. Регулярные и нерегулярные виды нагружения

Характер изменения напряжений в деталях машин в процессе эксплуатации можно разделить на регулярный и нерегулярный. Регулярным нагружением, согласно ГОСТ 23207-78, называют нагружение, характеризующееся периодическим законом изменения напряжений во времени с одним максимумом и одним минимумом в течение одного периода при постоянстве параметров цикла напряжений в течение всего времени эксплуатации.

Регулярное нагружение может быть симметричным, пульсационным или асимметричным. Амплитуда напряжений при регулярном нагружении может быть случайной величиной на множестве всех деталей, но не изменяющейся во времени. Регулярное нагружение деталей в машинах встречается крайне редко.

Все другие типы нагружении (кроме регулярного) называют нерегулярными. К ним относятся бигармоническое нагружение, блочное и случайное нагружения .

Блочное нагружение характеризуется многократным повторением одинаковых блоков, каждый из которых состоит из ряда ступеней нагружения i=1,2,..., r. Ступень нагружения характеризуется амплитудой и числом ее повторения в одном блоке viб.

Наибольшее распространение на практике имеет случайное нагружение, при котором процесс изменения напряжений во времени является случайным, обладающим определенными характеристиками, а именно: средним значением, функцией распределения случайных ординат, корреляционной функцией, спектральной плотностью и т. д.

Метод, позволяющий заменять реальный процесс некоторой последовательностью амплитуд напряжений, эквивалентной ему по повреждающему действию называется, методом схематизации случайного процесса. Методы схематизации случайных процессов и статистической обработки результатов изложены в ГОСТ 25.101—83.

3. Широкополосные процессы нагружения.

Самым “жестким” методом схематизации (оказывающим наибольшее

повреждающее действие) является метод максимумов, при котором за амплитуду процесса принимается его максимальное значение. Наименее “жестким” методом схематизации является метод размахов, при котором в качестве амплитуды принимается половина приращения процесса между двуми соседними экстремумами. Существует и множество других методов. Используя какой-либо метод схематизации случайного процесса, можно получить соответствующее распределение амплитуд.

В настоящей работе рассматриваются два метода схематизации: максимумов и размахов, для которых существуют аналитические выражения для функций распределения амплитуд.

Рспределение амплитуд есть функция параметра широкополосности,

коэффициент β которого равен отношению среднего числа экстремумов рассматриваемого процесса к среднему числу пересечений нулевого уровня.

Для рассматриваемого процесса число максимумов и положительных пересечений

нулевого уровня одинаково, и различие между программным и случайным нагружением заключается в упорядоченном чередовании дискретных амплитуд (рис.1б) согласно f(σà), т.е. f(σà)=fmax(σà). При β>1 в случайном процессе появляются промежуточные экстремумы.

Если два соседних максимума и минимума принять за размах, то его среднее значение σì, характеризующее смещение цикла, будет отлично от нуля.